WO2010022701A1 - Kegelscheibenanordnung für ein kegelscheiben-cvt-getriebe und kegelscheiben-cvt-getriebe - Google Patents

Kegelscheibenanordnung für ein kegelscheiben-cvt-getriebe und kegelscheiben-cvt-getriebe Download PDF

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Bernhard Walter
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Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg
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    • F16H55/32—Friction members
    • F16H55/52—Pulleys or friction discs of adjustable construction
    • F16H55/56—Pulleys or friction discs of adjustable construction of which the bearing parts are relatively axially adjustable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
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    • F16D1/08—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
    • F16D1/09—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces
    • F16D1/092—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces the pair of conical mating surfaces being provided on the coupled hub and shaft
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    • F16H63/06—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms a single final output mechanism being moved by a single final actuating mechanism the final output mechanism having an indefinite number of positions
    • F16H63/065—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms a single final output mechanism being moved by a single final actuating mechanism the final output mechanism having an indefinite number of positions hydraulic actuating means

Definitions

  • the invention relates to a conical disk arrangement for a conical-disc CVT transmission and a conical-disc CVT transmission as a continuously variable transmission, in particular for a motor vehicle.
  • a cone-pulley CVT transmission has a cone pulley pair each on an input shaft and an output shaft of the transmission.
  • One of the conical disks of the pair is rotationally fixed and held fixed in position on the shaft in the axial direction of the shaft, while the other conical disk is adjustable in the axial direction relative to the first conical disk.
  • the conical disks thus define a ring which can be changed with respect to its width in the axial direction between them, which, owing to the conical shape of the conical disks, in particular their mutually facing surfaces, widens outwards in the radial direction. In this ring, i.
  • a belt is introduced, which produces a power transmission connection between the conical disk pair of the drive side and the cone pulley pair of the output side.
  • the wrapping means at one of the shafts radially inward or further out in the plant.
  • the radial position of the belt on the drive side and the output side is adjusted by changing the distances of the conical disks of the cone pulley pairs on the drive side and output side opposite to each other. This alters and adjusts the ratio of the bevel CVT transmission.
  • a contact pressure which is applied to the adjustable conical disk and is transmitted to the belt, the belt is held so that it does not move substantially unintentionally in the radial direction and thus can transmit a force between the drive shaft and the output shaft.
  • a hydraulic adjusting mechanism is contemplated in which the adjustable conical disk on the side facing away from the fixed conical disk is encompassed by a supporting cylinder wall and thus so sealingly but relatively displaceably connected, that in a space between the supporting cylinder wall and the adjustable conical disk hydraulic fluid can be supplied and removed and thus on the one hand, the adjustment of the conical disk can be effected and on the other hand, the necessary contact force on the belt in the axial Direction can be provided.
  • the supporting cylinder wall is fixedly provided in the axial direction on the associated shaft.
  • the components fixed in the axial direction namely the first conical disk fixed in the axial direction and a supporting cylinder wall, are conventionally held in a positionally stable manner against the pressing force using shaft shoulders in the axial direction.
  • corresponding shoulders are provided on the shaft, against which a radially inner region of the fixed conical disk or the cylinder support wall abuts and rests, wherein the contact force acts such that it presses the conical disk or the Zylinderabstützwand further against the shaft shoulder.
  • Such an arrangement is shown, for example, in the documents US Pat. No. 6,506,136 B2 and EP 0 777 069 B1.
  • the shaft must be made very solid in the area of the shaft shoulder, so that it has sufficient strength, since the shaft shoulder, especially its corner, is loaded very high by the acting contact forces.
  • the formation of wave heels often involves notching with them in order to produce them, which in turn adversely affect the strength of the shaft.
  • the proposed arrangement is equally suitable for the arrangement of the cone pulley pair on the drive shaft and the output shaft.
  • the invention is based on the idea of supporting the fixed conical disk and, as required, a cylinder supporting wall by means of an interference fit on the shaft.
  • a conical interference fit is recommended in order to be able to support the high required contact forces.
  • the supporting cylinder wall can either by a press fit or a Transition seat between cylindrical surfaces in production with appropriate tolerance or be achieved by another suitable attachment.
  • a conical disk arrangement for a continuously variable bevel gear includes a shaft and a pair of conical disks mounted on the shaft with a first conical disk and a second conical disk facing the first conical disk in the axial direction of the shaft.
  • the first conical disk is rotatably mounted on the shaft and fixed in the axial direction, while the second conical disk is slidably mounted to the first conical disk in the axial direction on the shaft.
  • the first cone pulley is held on the shaft by a tapered press fit.
  • the facing surfaces i. the inner peripheral surface of the conical disk and the outer peripheral surface of the shaft directed thereon are at least partially shaped so as to enclose a cone angle with each other which allows an interference fit of the conical disk on the shaft.
  • the cone angle is preferably chosen so that a self-locking arises in the press-fit area. This ensures a secure fit of the conical disk on the shaft.
  • the cone angle between the inner circumferential surface and the outer peripheral surface preferably includes an angle of 3 to 5 degrees. Both surfaces may be conical, each with different cone angles, so that preferably results in a cone angle in the preferred range of 3 to 5 degrees between the two surfaces. In the installed, compressed state, equal angles set. - A -
  • the pressing force between the conical disk and the shaft during assembly is at least as large as the maximum operating force occurring in operation on the belt, whereby a secure position of the conical disk in the axial direction relative to the shaft can be ensured regardless of the operating condition.
  • the conical disk can not be moved during operation.
  • the inner peripheral surface of the first conical disk which is directed onto the outer peripheral surface of the shaft, is provided with a cylindrical centering region adjacent to the conical disk press-fit region, wherein the outer peripheral surface region of the shaft likewise has a cylindrical centering seat.
  • the centering area on the conical disk preferably has a smaller diameter than the conical cone-type press fit.
  • the conical disk is further on its end face, in particular the end face, on which the pressing force of the belt means acts and thus also the pressing force is applied to the shaft, i. preferably that of the other, second conical disk facing end face, provided with a flat surface region which forms a preferably substantially perpendicular to the axial direction of the shaft surface. With this flat surface, the cone pulley can be pressed well and reliably onto the shaft.
  • the conical disk arrangement is preferably provided in the second conical disk, which is adjustable in the axial direction, a Zylinderabstützwand which supports the force applied to the second conical disk adjusting force.
  • the cylinder support wall is thus also held firmly in the axial direction on the shaft.
  • the Zylinderabstützwand is held on the shaft by a press fit, wherein preferably a pressure between two custom-made cylindrical surfaces is achieved with a circular cylindrical cross section.
  • the cylinder support wall can be further secured additionally by welding or for example a split retaining ring or other fastening means on the shaft.
  • the cylinder support wall serves to adjust the distance between the two conical disks. In the ground state of the bevel belt transmission, a defined distance must exist between the conical disks. Due to the press connection with a conical seat of the axially fixed conical disk whose axial position on the shaft is not well defined. The Zylinderabstützwand and thus the axially movable conical disk is pushed onto the shaft so that the defined distance is set in the basic position between the two conical disks. Subsequently, the Zylinderabstützwand is at least fixed axially, if a possibly provided press fit is not sufficient.
  • Figure 1 shows a cross section along the axial direction through a conical disk arrangement according to the invention.
  • Figure 2 is an enlargement of Figure 1 in the area X, wherein the press-fit area between the conical disk and the shaft is shown.
  • FIG. 1 shows a conical disk arrangement 10 according to the invention.
  • Two embodiments with respect to the attachment of a Zylinderabstützwand 20 on a shaft 12 are shown in Figure 1, which are explained below, wherein the one variant is shown above the shaft axis A and the other variant is shown below the shaft axis A.
  • the arrangement includes, in addition to the shaft 12, a conical disk pair 30 with a first conical disk 32 and a second conical disk 34.
  • the conical disks 32, 34 are rotatably mounted on the shaft 12.
  • the second conical disk 34 is movable in the axial direction of the shaft 12, the conical disk 32 is fixed in the axial direction of the shaft 12.
  • Each of the conical disks 32, 34 has an end face 33, 35 which is directed to the respective other conical disk 34, 32 of the cone pulley pair 30, wherein the end faces 33, 35 define a conical ring 36 between them, into which a (not shown). Belting can be introduced.
  • the conical ring 36 which is formed as a space between the conical disks 34, 32, widens in the radial direction to the outside.
  • the conical disks 32, 34 are conical overall with an (imaginary) cone point on the shaft axis A and a base surface, which is one of the end faces of the conical disk, namely the front side facing away from the respective other conical disk.
  • the width b of this ring 36 between the conical disks 32, 34 in the axial direction of the shaft 12 can be changed by adjusting the adjustable, second conical disk 34 in the axial direction, so that the distance to the first conical disk 32 changes.
  • the wrapping means (not shown) having a fixed length in the axial direction of the shaft 12 can be forced to different diameters and thus the gear ratio of a bevel gear can be changed.
  • the inner circumferential surface of the conical disk 34 and the outer peripheral surface of the shaft 12 opposite this are provided with, for example, a spline 14.
  • the spline 14 allows a displacement of the conical disk 34 in the axial direction, but holds it against rotation.
  • the adjusting mechanism for the displaceable cone pulley 34 is formed in the embodiment shown in Figure 1 by a hydraulic mechanism.
  • a hydraulic mechanism To adjust the second conical disk 34 in the axial direction hydraulic fluid via a supply line 16 which is formed by corresponding holes in the shaft 12 and to which a hydraulic supply can be connected, as needed in a chamber 50 supplied or removed, which between the adjustable cone pulley 34 and a Zylinderabstützwand 20, which surrounds the adjustable cone pulley 34 on the side facing away from the first conical disk 32 side is formed.
  • the chamber 50 is sealed between the second cone pulley 34 and the cylinder support wall 20, for example by an O-ring seal 51 or any other type of seal.
  • Corresponding sealing means may also be provided (not shown) between the second conical disk 34 and the shaft 12 and between the cylinder support wall 20 and the shaft 12 as required. Just between the Zylinderabstützwand 20 and the shaft 12, the requirement of a seal depends on the attachment of the cylinder support wall 20 on the shaft 12, which will be described later.
  • the second conical disk 34 shifts in the direction to the right in FIG. 1, ie toward the first conical disk 32.
  • the pressure in the chamber 50 is a larger or smaller adjustment of the cone pulley 34 caused and the contact pressure of the conical disk 34 on the (not shown) wrapping means and the Umschlingungsmit- means on the first conical disk 32 set accordingly.
  • the Zylinderabstweilwand 20 is rotatably mounted on the shaft 12 and fixed in the axial direction.
  • two embodiments are shown in FIG.
  • the Zylinderabstützwand 20 is pressed onto the shaft 12 to measure by with appropriate tolerance and dimensional stability, the Zylinderabstützwand 20 with a circular cylindrical inner surface 22 and the shaft 12 with an associated dimensionally stable, also circular cylindrical outer surface 18 are provided.
  • the two surfaces are fitted with each other, so that the cylinder support wall 20 is securely held by the interference fit by means of press fit.
  • a weld 24 can secure the location between the cylinder support wall 20 and the shaft 12.
  • the use of a weld 24 is further advantageous in that then no additional sealing of the hydraulic chamber 50 must be provided.
  • the Zylinderabstützwand 20 is also provided with a cylindrical inner surface 22 as a fitting surface, which comes into interference fit with a corresponding outer surface 18 of the shaft 12.
  • the cylinder support wall 20 is held in the axial direction by a split ring 26.
  • the cylinder support wall 20 has been pushed during assembly as far as the shaft 12 in the direction of the assembled cone pulley 32 that the predetermined distance between the two conical disk end faces 33, 35 is set in the basic position of the transmission. Subsequently, if necessary, an axial fixation of the cylinder support wall.
  • the attachment between the first conical disk 32 and the shaft 12 is best seen in Figure 2 with the detailed view of the detail X in Figure 1.
  • a conical interference fit 40 is provided between the first conical disk 32 and the shaft 12.
  • the tapered press fit 40 is formed by a portion of the inner peripheral surface of the cone pulley 32 (conical-press-seat portion 42) and an opposite portion of the outer peripheral surface of the shaft 12 (wave press-fit portion 43).
  • the conical disk press seat region 42 or the wave press seat region 43 are provided with mating surfaces, which are matched to one another in such a way that they form a cone angle ⁇ of, for example, 3 to 5 degrees.
  • the cone angle ⁇ is preferably selected such that self-locking arises in the press-fit area.
  • the shaft 12 is provided with a conically widening peripheral surface 44, the associated conical disk press-fit surface 42 of the first conical disk 32 is also conical.
  • the surfaces 42, 43 are further selected so that the pressing force acting in the direction of the force F (see Figure 1), greater than the maximum operating force or contact force of the belt can be selected in operation, so that the operating forces arising from the first cone pulley 32 can be recorded.
  • the angles of the press-fit surfaces 42, 43 are the same in any case.
  • a centering region 70 is further formed between the first conical disk 32 and the shaft 12 by a cylindrical (circular cylindrical) portion of the outer peripheral surface of the shaft 12 as a centering seat 73 and a nikzylin- derförmigen portion of the inner peripheral surface of the first conical disk 32 is formed as centering 72.
  • a centering seat 73 By the respective cylindrical centering of the centering 72 and the centering 73, the first cone pulley 32 can be kept centered on the shaft 12.
  • an exemption 74 is formed on the inner peripheral surface of the first conical disk 32 in the region of the centering region 72, adjacent to the end face 33 of the first conical disk 32 facing the second conical disk 34.
  • a plane surface area 60 adjacent to the inside of the conical disk 34 is also provided. nenprofit of the conical disk 32 is formed. This flat surface area 60 serves to provide a surface for pressing the conical disk 32 onto the shaft 12.

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Abstract

Eine Kegelscheibenanordnung (10) für ein stufenlos verstellbares Kegelscheibengetriebe enthält eine Welle (12) und ein Kegelscheibenpaar (30) mit einer ersten Kegelscheibe (32) und einer der ersten Kegelscheibe in axialer Richtung der Welle gegenüberliegenden zweiten Kegelscheibe (34), wobei die erste Kegelscheibe auf der Welle dreh- und in axialer Richtung lagefest befestigt ist und auf der Welle durch einen kegeligen Presssitz (40) gehalten ist.

Description

Kegelscheibenanordnunq für ein Keqelscheiben-CVT-Getriebe und Keqelscheiben-
CVT-Getriebe
Die Erfindung betrifft eine Kegelscheibenanordnung für ein Kegelscheiben-CVT-Getriebe und ein Kegelscheiben-CVT-Getriebe als stufenlos verstellbares Getriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Ein Kegelscheiben-CVT-Getriebe weist jeweils auf einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle des Getriebes ein Kegelscheibenpaar auf. Eine der Kegelscheiben des Paars ist drehfest und in axialer Richtung der Welle lagefest auf der Welle gehalten bzw. befestigt, während die andere Kegelscheibe in axialer Richtung relativ zu der ersten Kegelscheibe verstellbar ist. Die Kegelscheiben definieren somit einen bezüglich seiner Breite in axialer Richtung veränderbaren Ring zwischen ihnen, der aufgrund der Konusform der Kegelscheiben, insbesondere deren einander zugewandter Flächen, sich in radialer Richtung nach außen aufweitet. In diesen Ring, d.h. den Bereich zwischen den beiden Kegelscheiben, ist ein Umschlingungsmittel eingebracht, das eine Leistungsübertragungsverbindung zwischen dem Kegelscheibenpaar der Antriebsseite und dem Kegelscheibenpaar der Abtriebsseite herstellt. Je nach aktueller Breite des Ringspalts, in dem sich das Umschlingungsmittel befindet, ist das Umschlingungsmittel an einer der Wellen radial weiter innen bzw. weiter außen in Anlage. Die radiale Position des Umschlingungsmittels auf der Antriebsseite bzw. der Abtriebsseite wird durch Verändern der Abstände der Kegelscheiben der Kegelscheibenpaare auf der Antriebsseite bzw. Abtriebsseite gegenläufig zueinander verstellt. Dadurch wird die Übersetzung des Kegelschei- ben-CVT-Getriebes verändert und eingestellt. Durch eine Anpresskraft, die auf die verstellbare Kegelscheibe aufgebracht wird und auf das Umschlingungsmittel übertragen wird, wird das Umschlingungsmittel so gehalten, dass es sich im Wesentlichen ungewollt in radialer Richtung nicht verschiebt und somit zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle eine Kraft übertragen kann.
Als Verstellmechanismus für die bewegliche Kegelscheibe kommt beispielsweise ein hydraulischer Verstellmechanismus in Betracht, bei dem die verstellbare Kegelscheibe auf der der festen Kegelscheibe abgewandten Seite von einer abstützenden Zylinderwand umgriffen ist und damit derart dichtend, aber relativ verschiebbar, verbunden ist, dass in einen Raum zwischen der abstützenden Zylinderwand und der verstellbaren Kegelscheibe Hydraulikfluid zu- und abgeführt werden kann und damit einerseits die Verstellung der Kegelscheibe bewirkt werden kann und andererseits die nötige Anpresskraft auf das Umschlingungsmittel in axialer Richtung vorgesehen werden kann. Die abstützende Zylinderwand ist in axialer Richtung fest auf der zugehörigen Welle vorgesehen.
Die in axialer Richtung festgelegten Bauteile, nämlich die erste, in axialer Richtung festgelegte Kegelscheibe und eine abstützende Zylinderwand, werden herkömmlicherweise unter Verwendung von Wellenabsätzen in axialer Richtung gegen die Anpresskraft lagefest gehalten. Dazu sind an der Welle entsprechende Absätze vorgesehen, gegen die ein in radialer Richtung innenliegender Bereich der festen Kegelscheibe bzw. der Zylinderabstützwand stößt und anliegt, wobei die Anpresskraft derart wirkt, dass sie die Kegelscheibe bzw. die Zylinderabstützwand weiter gegen den Wellenabsatz drückt. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in den Dokumenten US 6,506,136 B2 und EP 0 777 069 B1 gezeigt.
Die Welle muss im Bereich des Wellenabsatzes sehr massiv ausgeführt werden, damit sie eine ausreichende Festigkeit aufweist, da der Wellenabsatz, speziell dessen Eckbereich, durch die wirkenden Anpresskräfte sehr hoch belastet wird. Außerdem bringt das Ausbilden von Wellenabsätzen oftmals Kerbstellen mit sich, um diese herstellen zu können, die sich wiederum nachteilig auf die Festigkeit der Welle auswirken.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Kegelscheibenanordnung für ein stufenlos verstellbares Kegelscheibengetriebe zu schaffen, bei der die Lagerung der in axialer Richtung lagefest gehaltenen Elemente auf der Welle keine oder nur geringe Nachteile bezüglich der Festigkeit der Welle mit sich bringt. Außerdem soll ein entsprechendes Kegelscheiben- CVT-Getriebe vorgesehen werden.
Diese Aufgabe wird mit einer Kegelscheibenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Kegelscheiben-CVT-Getriebe ist in Anspruch 12 angegeben. Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche definiert.
Die vorgeschlagene Anordnung ist gleichermaßen für die Anordnung des Kegelscheibenpaars auf der Antriebswelle als auch der Abtriebswelle geeignet.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die feste Kegelscheibe und nach Bedarf eine Zylinderabstützwand durch einen Presssitz auf der Welle zu lagern. Für die Kegelscheibe bietet sich ein kegeliger Presssitz an, um die hohen erforderlichen Anpresskräfte abstützen zu können. Die abstützende Zylinderwand kann entweder durch einen Presssitz oder einen Übergangssitz zwischen Zylinderflächen bei Fertigung mit entsprechender Toleranz oder durch eine andere geeignete Befestigung erzielt werden. Dadurch muss in der Welle kein gestufter Bereich mit stufenartigen Übergängen von Bereichen großen Durchmessers und Bereichen kleinen Durchmessers vorgesehen werden. Vielmehr reicht es aus, die Welle bereichsweise konisch mit verhältnismäßig kleinem Kegelwinkel auszubilden, so dass keine scharfkantigen Übergänge und keine abrupten Durchmesseränderungen erforderlich sind. Auch ist die Kegelscheibe nicht in Anlage gegen eine Stirnfläche, die bezüglich der Welle einen größeren Durchmessers hat und zum Aufnehmen der Anpresskräfte ausgebildet sein muss.
So beinhaltet eine Kegelscheibenanordnung für ein stufenlos verstellbares Kegelscheibengetriebe eine Welle und ein auf der Welle gelagertes Kegelscheibenpaar mit einer ersten Kegelscheibe und einer zweiten Kegelscheibe, die der ersten Kegelscheibe in axialer Richtung der Welle gegenüberliegt. Die erste Kegelscheibe ist auf der Welle dreh- und in axialer Richtung lagefest befestigt, während die zweite Kegelscheibe verschiebbar zur ersten Kegelscheibe in axialer Richtung auf der Welle gelagert ist. Die erste Kegelscheibe ist auf der Welle durch einen kegeligen Presssitz gehalten.
Dadurch ist es möglich, einen Wellenabsatz im Bereich der Befestigung der ersten Kegelscheibe zu vermeiden, so dass an der Welle keine Kerbwirkung oder eine andere Schwächung entsteht. Vielmehr reicht es aus, wenn die einander zugewandten Oberflächen, d.h. die Innenumfangsoberfläche der Kegelscheibe und die darauf gerichtete Außenumfangsfläche der Welle, zumindest bereichsweise so geformt sind, dass sie einen Kegelwinkel miteinander einschließen, der einen Presssitz der Kegelscheibe auf der Welle ermöglicht.
Dazu ist der Kegelwinkel vorzugsweise so gewählt, dass eine Selbsthemmung im Presssitzbereich entsteht. Dadurch kann ein sicherer Sitz der Kegelscheibe auf der Welle gewährleistet werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform schließt der Kegelwinkel zwischen der Innenum- fangsfläche und der Außenumfangsfläche vorzugsweise einen Winkel von 3 bis 5 Grad ein. Beide Flächen können kegelig mit jeweils unterschiedlichen Kegelwinkeln sein, so dass sich vorzugsweise zwischen den beiden Flächen ein Kegelwinkel im bevorzugten Bereich von 3 bis 5 Grad ergibt. Im eingebauten, verpressten Zustand stellen sich gleiche Winkel ein. - A -
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Aufpresskraft zwischen der Kegelscheibe und der Welle bei der Montage mindestens so groß wie die im Betrieb maximale auftretende Anpresskraft auf das Umschlingungsmittel, wodurch eine sichere Lage der Kegelscheibe in axialer Richtung bezüglich der Welle unabhängig vom Betriebszustand gewährleistet werden kann. Die Kegelscheibe kann also im Betrieb nicht mehr verschoben werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Innenumfangsfläche der ersten Kegelscheibe, die auf die Außenumfangsfläche der Welle gerichtet ist, neben dem Kegelscheibenpress- sitzbereich mit einem zylindrischen Zentrierbereich versehen, wobei der Außenumfangsflä- chenbereich der Welle ebenfalls einen zylindrischen Zentriersitz aufweist. Dadurch kann die Kegelscheibe in radialer Richtung zentriert auf der Welle sicher gehalten und aufgepresst werden.
Wenn ein solcher Zentrierbereich und Zentriersitz vorgesehen sind, weist vorzugsweise an der Kegelscheibe der Zentrierbereich einen kleineren Durchmesser auf als der konische Ke- gelscheibenpresssitz. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kegelscheibe weiter an ihrer Stirnseite, insbesondere der Stirnseite, auf der die Anpresskraft des Umschlingungs- mittels wirkt und somit auch die Aufpresskraft auf die Welle aufzubringen ist, d.h. vorzugsweise der der anderen, zweiten Kegelscheibe zugewandten Stirnseite, mit einem ebenen Flächenbereich versehen, der eine vorzugsweise im Wesentlichen zur Axialrichtung der Welle senkrechte Fläche bildet. Mit dieser ebenen Fläche kann die Kegelscheibe gut und zuverlässig auf die Welle aufgepresst werden.
Bei der Kegelscheibenanordnung ist vorzugsweise bei der zweiten Kegelscheibe, die in axialer Richtung verstellbar ist, eine Zylinderabstützwand vorgesehen, die die auf die zweite Kegelscheibe aufgebrachte Verstellkraft abstützt. Die Zylinderabstützwand ist somit ebenfalls in axialer Richtung fest auf der Welle gehalten.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zylinderabstützwand auf der Welle durch einen Presssitz gehalten, wobei vorzugsweise eine Pressung zwischen zwei auf Maß gefertigten Zylinderflächen mit kreiszylindrischem Querschnitt, erzielt wird.
Die Zylinderabstützwand kann weiter bevorzugt zusätzlich durch Schweißen oder beispielsweise einen geteilten Haltering oder ein anderes Befestigungsmittel auf der Welle gesichert werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient die Zylinderabstützwand zum Einstellen des Abstands zwischen den beiden Kegelscheiben. Im Grundzustand des Kegel- scheibenumschlingungsgetriebes muss nämlich ein definierter Abstand zwischen den Kegelscheiben vorhanden sein. Aufgrund der Pressverbindung mit kegeligem Sitz der axial festen Kegelscheibe ist deren axiale Position auf der Welle nicht genau definiert. Die Zylinderabstützwand und damit die axial bewegliche Kegelscheibe wird so auf die Welle aufgeschoben, dass der definierte Abstand in Grundstellung zwischen den beiden Kegelscheiben eingestellt ist. Anschließend wird die Zylinderabstützwand zumindest axial fixiert, falls ein eventuell vorgesehener Presssitz dafür nicht ausreicht.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in denen:
Figur 1 einen Querschnitt entlang der Axialrichtung durch eine Kegelscheibenanordnung gemäß der Erfindung zeigt; und
Figur 2 eine Vergrößerung aus Figur 1 im Bereich X ist, wobei der Presssitzbereich zwischen der Kegelscheibe und der Welle dargestellt ist.
Figur 1 zeigt eine Kegelscheibenanordnung 10 gemäß der Erfindung. Dabei sind in Figur 1 zwei Ausführungsformen bezüglich der Befestigung einer Zylinderabstützwand 20 an einer Welle 12 dargestellt, die nachfolgend erläutert werden, wobei die eine Variante oberhalb der Wellenachse A gezeigt ist und die andere Variante unterhalb der Wellenachse A gezeigt ist.
Die Anordnung enthält neben der Welle 12 ein Kegelscheibenpaar 30 mit einer ersten Kegelscheibe 32 und einer zweiten Kegelscheibe 34. Die Kegelscheiben 32, 34 sind auf der Welle 12 drehfest angebracht. Die zweite Kegelscheibe 34 ist in axialer Richtung der Welle 12 bewegbar, die Kegelscheibe 32 ist in axialer Richtung der Welle 12 festgelegt. Jede der Kegelscheiben 32, 34 weist eine Stirnfläche 33, 35 auf, die auf die jeweils andere Kegelscheibe 34, 32 des Kegelscheibenpaars 30 gerichtet ist, wobei die Stirnflächen 33, 35 einen konischen Ring 36 zwischen ihnen definieren, in den ein (nicht dargestelltes) Umschlingungsmittel eingebracht werden kann. Dies bedeutet, dass der konische Ring 36, der als Zwischenraum zwischen den Kegelscheiben 34, 32 gebildet ist, sich in radialer Richtung nach außen aufweitet. Dazu sind die Kegelscheiben 32, 34 insgesamt kegelförmig mit einer (gedachten) Kegelspitze auf der Wellenachse A und einer Grundfläche, die eine der Stirnseiten der Kegelscheibe, nämlich die der jeweils anderen Kegelscheibe abgewandte Stirnseite, ist.
Die Breite b dieses Rings 36 zwischen den Kegelscheiben 32, 34 in axialer Richtung der Welle 12 ist durch Verstellen der verstellbaren, zweite Kegelscheibe 34 in axialer Richtung veränderbar, so dass sich der Abstand zur ersten Kegelscheibe 32 ändert. Durch Verändern des Abstands zwischen der ersten Kegelscheibe 32 und der zweiten Kegelscheibe 34 kann somit das (nicht dargestellte) Umschlingungsmittel, das eine festgelegte Länge in Axialrichtung der Welle 12 hat, auf unterschiedliche Durchmesser gezwungen werden und somit die Übersetzung eines Kegelscheibengetriebes verändert werden.
Zur Drehsicherung der verstellbaren zweiten Kegelscheibe 34 gegenüber der Welle 12 sind die Innenumfangsfläche der Kegelscheibe 34 und die dieser gegenüberliegende Außenum- fangsfläche der Welle 12 mit beispielsweise einer Keilverzahnung 14 versehen. Die Keilverzahnung 14 ermöglicht ein Verschieben der Kegelscheibe 34 in axialer Richtung, hält sie aber drehfest.
Der Verstellmechanismus für die verschiebbare Kegelscheibe 34 wird bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform durch einen Hydraulikmechanismus gebildet. Zum Verstellen der zweiten Kegelscheibe 34 in axialer Richtung wird Hydraulikfluid über eine Zuleitung 16, die durch entsprechende Bohrungen in der Welle 12 geformt ist und an die eine Hydraulikversorgung angeschlossen werden kann, nach Bedarf in eine Kammer 50 zu- bzw. abgeführt, die zwischen der verstellbaren Kegelscheibe 34 und einer Zylinderabstützwand 20, die die verstellbare Kegelscheibe 34 auf der der ersten Kegelscheibe 32 abgewandten Seite umgreift, gebildet ist. Die Kammer 50 ist zwischen der zweiten Kegelscheibe 34 und der Zylinderabstützwand 20 beispielsweise durch eine O-Ringdichtung 51 oder jede andere Art der Dichtung gedichtet. Entsprechende Dichtmittel können auch (nicht dargestellt) zwischen der zweiten Kegelscheibe 34 und der Welle 12 sowie zwischen der Zylinderabstützwand 20 und der Welle 12 nach Bedarf vorgesehen werden. Gerade zwischen der Zylinderabstützwand 20 und der Welle 12 hängt das Erfordernis einer Dichtung von der Befestigung der Zylinderabstützwand 20 auf der Welle 12 ab, was später beschrieben wird.
Wird Hydraulikfluid in die Kammer 50 zugeführt und in der Kammer 50 ein entsprechender Druck erzeugt, verschiebt sich die zweite Kegelscheibe 34 in Richtung nach rechts in Figur 1 , d.h. auf die erste Kegelscheibe 32 zu. Je nach Druck in der Kammer 50 wird ein größerer bzw. kleinerer Verstellweg der Kegelscheibe 34 hervorgerufen und die Anpresskraft der Kegelscheibe 34 auf das (nicht dargestellte) Umschlingungsmittel sowie des Umschlingungsmit- tels auf die erste Kegelscheibe 32 entsprechend eingestellt. Durch eine gegenläufige Betätigung und Verstellung der verstellbaren Kegelscheiben auf An- und Abtriebsseite kann somit das Umschlingungsmittel auf verschiedene Durchmesser der Kegelscheiben gezwungen werden, sowohl auf der Antriebs- als auch der Abtriebsseite, die aufeinander abgestimmt sind, und somit die Übersetzung des Getriebes eingestellt werden. Das Umschlingungsmittel wird dabei mit der Antriebskraft F in der in Fig. 1 dargestellten Richtung gegen die erste Kegelscheibe 32 gedrückt.
Die Zylinderabstützwand 20 ist auf der Welle 12 drehfest und in axialer Richtung festgelegt befestigt. Dazu sind in Figur 1 zwei Ausführungsformen gezeigt. Bei der ersten, in Figur 1 oben dargestellten Ausführungsform, ist die Zylinderabstützwand 20 auf die Welle 12 auf Maß aufgepresst, indem mit entsprechender Toleranz und Maßhaltigkeit die Zylinderabstützwand 20 mit einer kreiszylindrischen Innenfläche 22 und die Welle 12 mit einer zugehörigen maßhaltigen, ebenfalls kreiszylindrischen, Außenfläche 18 versehen sind. Die beiden Flächen werden aufeinander aufgepasst, so dass die Zylinderabstützwand 20 durch die Presspassung mittels Presssitz sicher gehalten wird. Zusätzlich kann, wie in der ersten Alternative in Figur 1 oben gezeigt ist, eine Schweißnaht 24 die Lage zwischen der Zylinderabstützwand 20 und der Welle 12 sichern. Die Verwendung einer Schweißnaht 24 ist des Weiteren dahingehend vorteilhaft, dass dann keine zusätzliche Abdichtung des Hydraulikraums 50 vorgesehen werden muss.
Bei der in Figur 1 unten dargestellten Alternative zur Befestigung der Zylinderabstützwand 20 auf der Welle 12 ist die Zylinderabstützwand 20 ebenfalls mit einer zylindrischen Innenfläche 22 als Passungsfläche versehen, die in Presspassung mit einer entsprechenden Außenfläche 18 der Welle 12 kommt. Zusätzlich wird die Zylinderabstützwand 20 in axialer Richtung durch einen geteilten Ring 26 gehalten.
Die Zylinderabstützwand 20 wurde bei der Montage soweit auf die Welle 12 in Richtung der fertig montierten Kegelscheibe 32 geschoben, dass der vorbestimmte Abstand zwischen den beiden Kegelscheibenstirnflächen 33, 35 in der Grundstellung des Getriebes eingestellt ist. Anschließend erfolgt bei Bedarf eine axiale Fixierung der Zylinderabstützwand. Die Befestigung zwischen der ersten Kegelscheibe 32 und der Welle 12 ist am besten Figur 2 mit der Detaildarstellung des Details X in Figur 1 zu entnehmen.
Um die Anpresskraft F, die auf die erste Kegelscheibe 32 wirkt, im Betrieb aufnehmen zu können, ist zwischen der ersten Kegelscheibe 32 und der Welle 12 ein kegeliger Presssitz 40 vorgesehen. Der kegelige Presssitz 40 ist durch einen Bereich der Innenumfangsfläche der Kegelscheibe 32 (Kegelscheibenpresssitzbereich 42) und einen diesem gegenüberliegenden Bereich der Außenumfangsfläche der Welle 12 (Wellenpresssitzbereich 43) geformt. Der Kegelscheibenpresssitzbereich 42 bzw. der Wellenpresssitzbereich 43 sind mit Passflächen versehen, die derart aufeinander abgestimmt sind, dass sie zueinander einen Kegelwinkel α von beispielsweise 3 bis 5 Grad bilden. Der Kegelwinkel α ist vorzugsweise derart gewählt, dass Selbsthemmung im Presssitzbereich entsteht.
In der dargestellten Ausführungsform ist dazu die Welle 12 mit einer sich konisch aufweitenden Umfangsfläche 44 versehen, die zugehörige Kegelscheibenpresssitzfläche 42 der ersten Kegelscheibe 32 ist ebenfalls konisch ausgebildet. Die Flächen 42, 43 sind ferner so gewählt, dass die Aufpresskraft, die in Richtung der Kraft F wirkt (siehe Figur 1), größer als die maximale Betriebskraft bzw. Anpresskraft des Umschlingungsmittels im Betrieb gewählt werden kann, so dass die auftretenden Betriebskräfte von der ersten Kegelscheibe 32 aufgenommen werden können. Im eingebauten Zustand sind die Winkel der Presssitzflächen 42, 43 jedenfalls gleich.
Neben dem kegeligen Presssitz 40 ist zwischen der ersten Kegelscheibe 32 und der Welle 12 weiter ein Zentrierbereich 70 geformt, der durch einen zylinderförmigen (kreiszylinderförmi- gen) Abschnitt der Außenumfangsfläche der Welle 12 als Zentriersitz 73 und einen kreiszylin- derförmigen Abschnitt der Innenumfangsfläche der ersten Kegelscheibe 32 als Zentrierbereich 72 gebildet ist. Durch die jeweils zylinderförmigen Zentrierflächen des Zentrierbereichs 72 und des Zentriersitzes 73 kann die erste Kegelscheibe 32 zentriert auf der Welle 12 gehalten werden. Zur Vermeidung von Kantenpressungen ist an der Innenumfangsfläche der ersten Kegelscheibe 32 im Bereich des Zentrierbereichs 72 eine Freistellung 74 geformt, angrenzend an die der zweiten Kegelscheibe 34 zugewandte Stirnfläche 33 der ersten Kegelscheibe 32.
Wie in Figur 2 gezeigt ist, ist femer auf der der zweiten Kegelscheibe 34 zugewandten Stirnfläche 33 der ersten Kegelscheibe 32 ein planer Flächenbereich 60 angrenzend an den In- nenumfang der Kegelscheibe 32 geformt. Dieser plane Flächenbereich 60 dient dazu, eine Fläche zum Aufpressen der Kegelscheibe 32 auf die Welle 12 bereitzustellen.
Bezuqszeichenliste
10 Kegelscheibenanordnung
12 Welle
14 Keilverzahnung
16 Zuleitung
18 Außenfläche
20 Zylinderabstützwand
22 Innenfläche
24 Schweißnaht
26 geteilter Ring
30 Kegelscheibenpaar
32 erste Kegelscheibe
33 Stirnfläche der ersten Kegelscheibe
34 zweite Kegelscheibe
35 Stirnfläche der zweiten Kegelscheibe
36 konischer Ring
40 Presssitz
42 Kegelscheibenpresssitzbereich
43 Wellenpresssitzbereich
44 Umfangsfläche
50 Kammer
51 O-Ringdichtung
60 planer Flächenbereich
70 Zentrierbereich
72 Zentrierbereich
73 Zentriersitz
74 Freistellung
A Wellenachse b Breite des Rings 36
F Antriebskraft α Kegelwinkel

Claims

Patentansprüche
1. Kegelscheibenanordnung (10) für ein stufenlos verstellbares Kegelscheibengetriebe, enthaltend eine Welle (12), und ein Kegelscheibenpaar (30) mit einer ersten Kegelscheibe (32) und einer der ersten Kegelscheibe (32) in axialer Richtung der Welle (12) gegenüberliegenden zweiten Kegelscheibe (34), wobei die erste Kegelscheibe (32) auf der Welle (12) dreh- und in axialer Richtung lagefest befestigt ist und auf der Welle (12) durch einen kegeligen Presssitz (40) gehalten ist.
2. Kegelscheibenanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kegelscheibe (32) eine Innenumfangsfläche aufweist, die auf einen Außenumfangs- flächenbereich der Welle (12) gerichtet ist, wobei ein Kegelscheibenpresssitzbereich (42) der Innenumfangsfläche und/oder ein Wellenpresssitzbereich (43) des Außenum- fangsflächenbereichs in axialer Richtung der Welle (12) konisch ist/sind.
3. Kegelscheibenanordnung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenpresssitzbereich (43) konisch ist und die Innenumfangsfläche der ersten Kegelscheibe einen konischen Kegelscheibenpresssitzbereich (42) aufweist, dessen Kegelwinkel bezüglich der Wellenachse (A) kleiner als der Kegelwinkel des Wellen presssitz- bereichs ist.
4. Kegelscheibenanordnung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelscheibenpresssitzbereich (42) und der Wellenpresssitzbereich (43) einen Winkel (α) von 3 bis 5 Grad einschließen.
5. Kegelscheibenanordnung (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelwinkel nach dem Zusammenbau gleich sind.
6. Kegelscheibenanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Presssitz (40) selbsthemmend ist.
7. Kegelscheibenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dass die Innenumfangsfläche der ersten Kegelscheibe (32) weiter einen zylindrischen Zentrierbereich (72) aufweist und der Außenumfangsflächenbereich der Welle (12) einen zylindrischen Zentriersitz (73) aufweist.
8. Kegelscheibenanordnung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierbereich (72) einen kleineren Durchmesser als der Kegelscheibenpresssitzbe- reich (42) aufweist.
9. Kegelscheibenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kegelscheibe (32) an ihrer Stirnseite (33) angrenzend zur Innenumfangsfläche einen planen Flächenbereich (60) aufweist, der im Wesentlichen senkrecht zur Axialrichtung der Welle (12) ist.
10. Kegelscheibenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kegelscheibe (34) in axialer Richtung verstellbar ist, wobei ein Verstellmechanismus mit einer in axialer Richtung festgelegten Zylinderabstützwand (20) vorgesehen ist und die Zylinderabstützwand (20) auf einer der ersten Kegelscheibe (32) abgewandten Seite der zweiten Kegelscheibe (34) vorgesehen ist.
11. Kegelscheibenanordnung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderabstützwand (20) auf der Welle (12) durch einen Presssitz (18, 22) zwischen Zylinderflächen gehalten ist.
12. Kegelscheibenanordnung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderabstützwand (20) durch eine Schweißnaht (24) und/oder einen geteilten Haltering (26) in axialer Richtung auf der Welle (12) festgelegt ist.
13. Kegelscheiben-CVT-Getriebe mit einer Kegelscheibenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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